Giải Câu hỏi trang 22 SGK Vật lí 12

Lời giải

a) Đại lượng cần đo để xác định nhiệt dung riêng của nước

Hệ thức (4.3): $c=\dfrac{Q}{m\,\Delta t}$

Muốn tính nhiệt dung riêng $c$ của nước, từ hệ thức trên ta cần đo ba đại lượng:
- Nhiệt lượng $Q$ mà nước thu được;
- Khối lượng $m$ của nước;
- Độ tăng nhiệt độ $\Delta t=t_2-t_1$ của nước (nhiệt độ ban đầu $t_1$ và nhiệt độ sau khi đun $t_2$).

b) Nguồn gốc của nhiệt lượng mà nước thu được

Trong bình nhiệt lượng kế có một điện trở (bộ phận đốt nóng) nhúng trong nước. Khi cho dòng điện chạy qua điện trở, điện trở tỏa nhiệt. Vì bình được bọc cách nhiệt tốt nên nhiệt lượng nước thu được chính là nhiệt lượng do điện trở tỏa ra, tức là lấy từ năng lượng điện cung cấp cho điện trở.

c) Cách xác định nhiệt lượng mà nước thu được

Nhiệt lượng nước thu được bằng điện năng mà điện trở tiêu thụ. Do đó ta xác định $Q$ bằng cách đo công suất điện $P$ (đọc trên oát kế, hoặc đo hiệu điện thế $U$ và cường độ dòng điện $I$ rồi tính $P=UI$) và đo thời gian $t$ dòng điện chạy qua:
$$Q = P\,t = U\,I\,t$$

d) Các bước tiến hành thí nghiệm

*Dụng cụ:* bình nhiệt lượng kế có vỏ cách nhiệt kèm điện trở đốt nóng và que khuấy, cân điện tử, nhiệt kế (hoặc cảm biến nhiệt độ), oát kế (hoặc ampe kế và vôn kế), đồng hồ bấm giây, nguồn điện (biến áp nguồn), dây nối.

*Tiến hành:*
1. Dùng cân điện tử xác định khối lượng $m$ của nước, rồi đổ nước vào bình nhiệt lượng kế.
2. Lắp điện trở đốt nóng và nhiệt kế vào bình sao cho ngập trong nước; nối điện trở với oát kế và nguồn điện. Đọc và ghi nhiệt độ ban đầu $t_1$ của nước.
3. Đóng mạch cho dòng điện chạy qua điện trở, đồng thời bấm đồng hồ đo thời gian. Vừa đun vừa khuấy đều nước cho nhiệt độ phân bố đều; đọc công suất $P$ trên oát kế.
4. Sau khoảng thời gian $t$, ngắt mạch điện và đọc nhiệt độ cao nhất $t_2$ của nước.
5. Tính nhiệt lượng nước thu được $Q=P\,t$, độ tăng nhiệt độ $\Delta t=t_2-t_1$, rồi suy ra nhiệt dung riêng của nước:
$$c=\frac{Q}{m\,\Delta t}=\frac{P\,t}{m\,(t_2-t_1)}$$
(Lặp lại thí nghiệm vài lần và lấy giá trị trung bình để tăng độ chính xác.)

Đáp số